三相六拍步进电动机控制程序的设计与调试.doc

西门子PLC课程设计 题目：三相六拍步进电动机控制程序的设计与调试 姓名： 张子扬 班级： 自动化081 学号： 38 报告格式 （20分） 设计说明 （20分） 设计图纸 （20分） 科技文献分析 （20分） 其它 （10分） 平时 {10分} 总评 （100分） 目录 第1章 绪论 1.1 课题介绍及研究意义…………………………………………………3 1.2 现行研究存在的问题及解决办法……………………………………4 1.3 本论文的目的及工作内容……………………………………………4 第2章 系统方案设计（论证） 2.1 方案原理分析…………………………………………………………5 2.1.1 功能要求…………………………………………………………5 2.1.2 性能要求…………………………………………………………5 2.2可行性研究………………………………………………………………5 2.2.1 要解决的问题的可行性分析及复杂性分析……………………5 第3章 控制系统设计 3.1 详述控制系统的实现方法……………………………………………6 3.2 步进电机的I/0分配…………………………………………………10 第4章 心得体会…………………………………………………………11 参考文献……………………………………………………………………11 第1章 绪论 1.1 课题介绍及研究意义 三相六拍步进电动机是一典型单定子、径向分组、反应式伺服电机。它与普通电机一样，分为定子和转子两部分，其中定子又分为定子铁芯和定子绕组。定子铁芯由电工钢片叠压而成。定子绕组绕制在定子铁芯上，六个均匀分布齿上的线圈，在直径方向上相对的两个齿上的线圈串连在一起，构成一相控制绕组。三相步进电机可构成三相控制绕组，若任一相绕组通电，便形成一组定子磁极。在定子的每个磁极上，即定子铁芯上的每个齿上开了五个小齿，齿槽等宽，齿间夹角为9o，转子上没有绕组，只有均匀分布的40个小齿，齿槽等宽，齿间夹角为9o，与磁极上的小齿一致。此外，三相定子磁极上的小齿在空间位置上依次错开1/3齿距。当A相磁极上的小齿与转子上的小齿对齐时，B相磁极上的齿刚好超前或滞后转子齿轮1/3齿距角，C相磁极上的齿刚好超前或滞后转子齿轮2/3齿距角。 步进电机广泛应用于对精度要求比较高的运动控制系统中，如机器人、打印机、软盘驱动器、绘图仪、机械阀门控制器等。矩角特性是步进电机运行时一个很重要的参数，矩角特性好，步进电机启动转矩就大，运行不易失步。改善矩角特性一般通过增加步进电机的运行拍数来实现。三相六拍比三相二拍的矩角特性好一倍，因此在很多情况下，三相步进电机采用三相六拍运行方式。 图1.1单定子径向分相反应式伺服步进电机结构原理图 1.2 现行研究存在的问题及解决办法 在进行程序设计时，首先应明确对象的具体控制要求。由于CPU对程序的串行扫描工作方式，会造成输入输出的滞后，而由扫描方式引起的滞后时间，最长可达两个扫描周期，程序越长，这种滞后越明显，则控制精度就越低。因此，在实现控制要求的基础上，应使程序尽量简洁﹑紧凑。另一方面，同一控制对象，根据生产的工艺流程不同，控制要求或控制时序会发生变化，此时，要求程序修改方便、简单，即要求程序有较好的柔性。以SIMATIC移位指令为步进控制的主体进行程序设计，可较好的满足上述设计要求。 1.3 本论文的目的及工作内容 用PLC控制三相六拍步进电机实现如下操作，其控制要求如下： 1． 三相步进电动机有三个绕组：A、B、C， 正转通电顺序为：A→AB→B→BC→C→CA→A 反转通电顺序为：A→CA→C→BC→B→AB→A 2． 要求能实现正、反转控制，而且正、反转切换无须经过停车步骤。 3． 具有两种转速： 1号开关合上，则转过一个步距角需0.5秒。 2号开关合上，则转过一个步距角需0.05秒。 4.按题意要求，画出PLC端子接线图、控制梯形图。 5.完成PLC端子接线工作，并利用编程器输入梯形图控制程序，完成调试 第2章 系统方案设计（论证） 2.1方案原理分析 2.1.1 功能要求 对三相六拍步进电机的控制，主要分为两个方面：三相绕组的接通与断开顺序控制。即：正转顺序：A-AB-B-BC-C-CA-A：反转顺序：A-AC-C-CB-B-BA-A以及每个步距角的行进速度。围绕这两个主要方面，可提出具体的控制要求如下： 可正转起动或反转起动； 运行过程中，正反转可随时不停机切换； 步进两种速度可分为高速（0.05S），低速（0.5S）两档，并可随时手控变速；